今天咱來扒一扒工程設計中關於信號完整性的那點事，Bala一下工程設計中常遇到的5類典型問題。沒有因為這些糾結過的，應該還沒開始做SI設計。
相信在一線摸爬滾打的工程獅看了會有共鳴！
第1類問題：必須依靠仿真的問題
有些問題，第一次設計時，如果不依靠仿真，沒什麼好辦法知道到底行不行或者有沒有危險。舉一個常見的栗子：一拖多拓撲結構，這是一個出現概率很高的設計場景。假如有一個主控板，通過背板（有些公司叫底板）拖6塊板卡，如果是第一次設計，那怎麼評估這個方案行不行！靠設計規則？
靠經驗法則？靠猜？那純粹是撞大運。當然有些人會說了，打一板試試就知道了。當然可以，但是像這種系統級的方案， 打板一次費用和週期都幾乎不可接受（當然土豪除外）。要提前評估方案的可行性，理論分析是少不了的，但這個問題僅靠理論分析搞不定。
咱先從理論上看看這個拓撲中會發生什麼。芯片的input buffer對信號來說通常表現出很高的阻抗，信號傳輸到接收芯片會發生反射。下圖中6個接收端都會有反射。反射回來的信號遇到走線 分叉會分別進入兩條岔路，比如從3反射回來的信號沿主幹線向左右兩個方向傳輸，傳到1、2、4、5、6等接收器時再次發生反射。也就是3反射的信號會干擾其他芯片的接收信號。同樣的，其他任何一個接收器的反射信號都會 干擾別的接收器。反射過程會發生很多次，延時疊加，反覆的反射震盪，這是一個很複雜的過程，理論上簡單，但最終會疊加出來一個神馬東西？想不出來，得靠軟件。
如果不做任何處理，波形長啥樣？簡單的仿真就能發現明顯的風險，見下圖，高低電平衝得太厲害了，有隱患。
通過簡單的處理，消弱反射信號在各個接收器之間反覆反射震盪，我們可以把波形搞成這個樣子。這下放心多了。類似這種需要仿真的問題很多，通過仿真規避風險效果很好的。
第2類問題：無法仿真或很難仿真的問題
仿真是信號完整性設計很有效的手段。仿真軟件很神奇，迷倒了一大批工程師。
如果這個東西真這麼簡單那就太好了，click、click、click...，OK，完活，多爽！
哪有如此美妙的世界！
過於依賴仿真，幹活時候會經常遇到糾結痛苦的事。尤其把自己定位成仿真工程獅的，面對問題，有時候會無處下手，不知道該仿什麼。真要遇到這種事，就該好好考慮一下了，有些事不是仿 真能搞定的，也許你遇到的是這第2類問題。
比如下面這個栗子，很酸爽，但絕對沒有糖炒的好吃。
有些單板上會有個別時鐘信號對抖動要求非常高，如果這個時鐘抖動大了，誤碼測試就不過關。高速串行接口對時鐘都是有要求的，我們看下典型接口信號抖動構成，時鐘信號的抖動對傳輸信 號的抖動貢獻是不能忽略的。那麼問題來了，硬件人員把這個問題丟給你，怎麼解決無所謂，硬件要的就是結果，搞定就行。那你怎麼搞定這個事？靠仿真麼？怎麼仿？仿什麼？
開工之前，分析一下那些因素會影響時鐘的抖動，先列張主要因素的清單：
1、反射（萬惡的反射，哪都有它）
2、串擾（萬惡的串擾，哪都有它）
3、模態轉換（有影響要注意）
4、參考平面（隱藏的雷區）
5、差分對設計（被很多人忽略的）
6、時鐘芯片的電源（重頭戲）
7、層疊結構安排走線層安排（一念之差的變數）
8、提供時鐘的晶振選型（硬件選型會慎重的，通常不用SI人員處理）
9、晶振電源的處理（不可忽略）
其他Layout相關的細節就不說了，單單上面提到的這些就夠仿真工程獅喝一壺的（整點二鍋頭還是伏特加？）。
好吧，仿真工程獅，仿真工程獅，咱開仿。打開神奇的軟件，然後呢，沒然後了........。往軟件裡面塞什麼內容讓它跑仿真？
那個什麼，電源對抖動的影響，仿真腫麼破？那個參考平面的影響，仿真腫麼破？從仿真的角度來做頭疼是必然的。但是如果你換一個角色，以信號完整性設計工程師的角度去看會豁然開朗。 該仿真的仿真，仿不了的設計上控制一下不就可以搞（tou）定（lan）了。反正最終要的就一個結果，抖動降下來就OK。
黑貓白貓抓住耗子是好貓。好產品是設計出來的，不是仿出來的。不糾結，做好貓！
第3類問題：需要仿真但僅靠單一的仿真手段還不行
舉個典型栗子......。咳咳，又是栗子，夠了，被拍飛........。
好吧，鼻青臉腫的咱回來接著說。電源的磁珠濾波（又是萬惡的磁珠濾波），話說電源上用磁珠濾波那是比比皆是，話說這個磁珠濾波吃掉了多少硬件人員的加班時間，調試調試再調試，調試 到崩潰。咋能偷點懶呢？
拿來神奇的仿真軟件，click、click、click... ... ...OK。三下五除二整出了下面這個漂亮的頻響曲線，藍色的那條是設計好的。怯怯地說一句，偷懶了，直接拷貝的老圖，沒重新做圖，直 接被拍飛........。
完工了？真的完工了嗎？呃，別高興太早，一大群邪惡的Bug正在排隊趕來準備挖坑呢。象下圖這樣，磁珠和電容後面拉出來的那條小尾巴，你把它放哪裡？拉多長？
拉線太長了肯定不太好，地球人都知道。試想一下，如果這個小尾巴剛好通過電路板入口電源銅皮正上方會怎樣？
所以相鄰的平面層要考慮，如果你把它放在表層，那它下面緊鄰的平面層最好是GND。如果安排在內層呢？內層電源平面層往往被分割的很亂，如果這種磁珠濾波器用的比較多，那可能放不下 。平面層放不下就得放信號層，問題又來了，夾在上下兩個平面之間，而且旁邊會有其他信號線。這都是坑，要小心處理。
這個問題仿真能解決磁珠和電容的選型問題，規避那些坑就不能靠仿真了，只能Layout時，認真進行設計控制。
第4類問題：需要進行風險監控的細節問題
有句老話怎麼說來著？魔鬼隱藏在細節中！對，是魔鬼，絕對是魔鬼！不少魔鬼會讓你不得不激情高昂的去加班去返工。
PCB是一個立體結構，不要總用平面思維去看待PCB。不羅嗦，上圖，自己看。俺課件中摘出來的圖片，話說每次講課這張圖我都會講好長時間。
第5類問題：需要Layout前整體規劃的問題
不羅羅索索的說教了，整的跟個唐僧似的招人煩，和老於一起重溫一下很久以前經歷的一件事。歷史上的某天，某君打來電話，給老於出了道難題，醬紫的......。
某君：於博士，我有塊板子要投板，有點不放心，想讓你看看行不行。
老於：啥情況，說說！
某君：板子上有10G差分接口，有DDR3。
老於：10G是單lane的還是接口的......。
某君：單lane。
老於：好，知道了，你繼續。
某君：我把10G差分對走在了靠近top的幾個內層，DDR3信號線走的是靠近bottom的內層。
老於：咋不把10G差分對放在靠bottom的內層？有風險，調一下走線層吧！
某君：差分對線寬線距定了，要調到下面幾層，阻抗沒法控制100歐......
老於：你DDR控制到40幾歐？
某君：是。
老於：和板廠溝通，重新定一個層疊就行了唄，這不費多少精力。
某君：層疊都定好了，不能改了。
老於：打下背鑽吧。
某君：BGA下的孔太小，怕不安全。
老於：... ...
好糾結的困局，這點事如果畫板子之前整體做個規劃，哪些信號走哪個信號層，哪個平面層放GND，哪個平面層放電源，也就沒這麼糾結了。
本來沒坑，自己給自己挖了一個。
類似問題還有很多，別小看這個，整體規劃可以規避很多不必要的麻煩。
第6類問題
咱接著Bala，下面一個問題是......。啊......，又被拍飛........。
好吧，咱不Bala了還不行嗎，幹活去......。誰拿了我的烙鐵......，快還給我......。誰也別攔著，今天我一定把這些球球兒都整下來......
本文出處於博士信號完整性 www.sig007.com
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